C语言头文件

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`#include` 预处理指令 用于将一个文件（通常称为头文件）中函数、常量和宏等的定义提供给另一个 C 代码使用。头文件扩展名为“.h”，您可以从中包含一个或多个预定义函数、常量、宏等的声明。C语言中提供头文件有助于程序的模块化设计。

系统头文件

C编译器软件包含许多预编译的头文件。这些称为系统头文件。“stdio.h”就是一个众所周知的例子——几乎每个C程序都会包含的头文件。

每个系统头文件都包含许多实用函数。这些函数通常称为库函数。例如，用于执行I/O操作的printf()和scanf()函数就是“stdio.h”头文件中提供的库函数。

加载一个或多个头文件的预处理器语句总是在C代码的开头。我们从学习C编程的基本“Hello World”程序开始，它首先包含“stdio.h”文件 −

#include <stdio.h>

int main() {

   /* my first program in C */
   printf("Hello, World! \n");

   return 0;
}

C预处理指令`#include`基本上是向编译器发出请求，加载特定头文件的内容，以便在程序中使用它们。

C或C++程序中通常的做法是，我们将所有常量、宏、系统范围的全局变量和函数原型放在头文件中，并在需要的地方包含该头文件。

在C语言中包含头文件的语法

头文件是用`#include` 指令加载的。它的用法遵循以下两种方法之一：

#include <filename.h>

如果头文件在系统/默认目录中可用，则将其名称放在尖括号内。

#include "filename.h"   

对于在与源文件相同的目录中可用的用户定义或非标准头文件，将其名称放在双引号内。

`#include`指令的工作原理是指示C预处理器在继续处理当前源文件的其余部分之前，先扫描指定的文件作为输入。预处理器的输出包含已生成的输出，后跟包含文件生成的输出，最后是`#include`指令之后文本生成的输出。

C语言中的标准头文件

一个典型的C编译器包含许多预编译的头文件。每个头文件都包含一组预定义的标准库函数。“#include”预处理指令用于在程序中包含扩展名为“.h”的头文件。

下表显示了一些C语言头文件：

示例

以下代码使用了来自一些头文件的几个库函数：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>

int main() {

   char s1[20] = "53875";
   char s2[10] = "Hello";
   char s3[10] = "World";

   int res;
   res = pow(8, 4);
   printf("Using math.h, The value is : %d\n", res);

   long int a = atol(s1);
   printf("Using stdlib.h, the string to long int: %d\n", a);

   strcpy(s2, s3);
   printf("Using string.h, the strings s2 and s3: %s\t%s\n", s2, s3);

   return 0;
}

输出

运行此代码时，将产生以下输出：

Using math.h, The value is: 4096
Using stdlib.h, the string to long int: 53875
Using string.h, the strings s2 and s3: World	World

用户自定义头文件

我们可以在C程序中添加一个或多个用户自定义函数（除了main()函数）。但是，如果代码包含大量函数定义，将它们放在一个扩展名为“.c”的单个源代码文件中将难以处理和维护。因此，将性质相似的函数/宏/变量组合在一起放在头文件中，就像包含标准头文件一样包含它们，并调用其中定义的函数。

用户定义的头文件通常放在包含C源代码的同一目录中。

下面介绍了使用CodeBlocks IDE创建和使用头文件的步骤。启动CodeBlocks IDE并创建一个新的控制台应用程序：

为项目选择一个合适的名称。在文件夹中添加一个新的空文件，并将以下代码保存为“myheader.h”：

#ifndef MYHEADER_H
#define MYHEADER_H

void sayHello();
int add(int a, int b);
double area(double radius);
int length(char *x);

#endif

如果一个头文件恰好被包含两次，编译器将处理其内容两次，这将导致错误。防止这种情况的标准方法是使用`#ifndef`指令将文件的全部实际内容括在条件定义中，这称为头文件保护。

头文件保护检查头文件是否已定义。如果未定义，则意味着该文件是第一次被包含，并且将处理保护内的代码。

头文件包含要包含的函数的声明或原型。这些函数的实际定义在一个“.c”文件中提供，其名称与头文件相同。

创建头文件

将以下代码保存到“myheader.c”文件中：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <math.h>

#define PI 3.142

void sayHello(){
   printf("Hello World\n");
}

int add(int a, int b){
   int result;
   result = a+b;
   return result;
}

double area(double radius){
   double areaofcircle = PI*pow(radius, 2);
   return areaofcircle;
}

int length(char *x){
   return strlen(x);
}

使用头文件

现在，我们可以在程序中包含“myheader.h”文件并调用上述任何函数。将以下代码保存为项目文件夹中的“main.c”。

#include <stdio.h>
#include "myheader.h"

int main() {

   int p = 10, q = 20;
   double x = 5.25;

   sayHello();
   printf("sum of %d and %d is %d\n", p, q, add(p,q));
   printf("Radius: %lf Area: %lf", x, area(x));

   return 0;
}

构建项目并运行“main.c”，可以通过CodeBlocks IDE的运行菜单或命令行获得以下结果：

Hello World
sum of 10 and 20 is 30
Radius: 5.250000 Area: 86.601375

计算包含

有时需要选择要包含到程序中的几个不同的头文件之一。例如，它们可能指定要在不同类型的操作系统上使用的配置参数。您可以使用一系列条件语句来做到这一点：

#if SYSTEM_1
   # include "system_1.h"
#elif SYSTEM_2
   # include "system_2.h"
#elif SYSTEM_3
   ...
#endif

但是，随着它的增长，它变得很繁琐，预处理器提供了使用宏作为头文件名称的功能。这称为计算包含。不必将头文件名称作为`#include`的直接参数写入，只需在那里放置一个宏名称即可：

#define SYSTEM_H "system_1.h"
...
#include SYSTEM_H

SYSTEM_H 将会被扩展，预处理器会寻找 system_1.h，就像 #include 指令原本就是那样编写的一样。SYSTEM_H 可以通过 Makefile 的 -D 选项来定义。